Аналитические весы
Аналитические весы - лабораторное оборудование для высокоточного измерения массы образца (твердого, сыпучего, жидкого) для выполнения химических или физических исследований. Они широко применяются как в различных областях промышленности, так и в научно-исследовательской деятельности, когда нужно взвесить образец небольшой массы с минимальной погрешностью. Сюда можно отнести пищевую и химическую промышленности, медицинские и фармакологические лаборатории, ювелирное производство и т.д.
История возникновения лабораторных весов
Первые весы появились более 6 тыс. лет назад на территории современного Египта и Ирака. Первым письменным подтверждением является «Книга мертвых», согласно которой древнеегипетский бог Анубис на входе в подземное царство взвешивает сердце всякого умершего на особых весах, а в качестве гири выступает богиня правосудия Маат. Тогда они изображались в виде коромысла с двумя чашами. Такие же весы держит в своей руке и древнегреческая богиня правосудия Фемида.
На Руси «единые меры веса» были введены в 996 году. С развитием торговли весовые устройства и требования к ним усовершенствовались, и уже во времена Петра I муку, крупу, солод продавали на вес и только с помощью поверенных весов. На территории Петропавловской крепости было построено «Депо образцовых мер и весов» из несгораемых материалов, где торговцы были обязаны производить поверку своих измерительных приборов. Позднее Д.И. Менделеев преобразовал его в «Главную палату мер и весов», которая стала первым в мире научным учреждением метрологического профиля.
Благодаря развитию технологий и отраслей появляются новые виды измерительных приборов, которое постоянно изменяются. Так, в 2015 году японские ученые изобрели весы, способные измерить массу отдельно взятой молекулы. В данном материале мы расскажем о лабораторных аналитических весах.
Типы лабораторных весов
Еще относительно недавно лабораторные весы подразделяли на механические и электронные. Механические лабораторные весы — это простейшее устройство, состоящее из двух чашечек, соединенных коромыслом. Такие весы характеризуются рядом недостатков: сложность проведения взвешивания, высокое внешнее воздействие на взвешивание, низкая стойкостью к коррозии, быстрая изнашиваемость материалов деталей прибора. Поэтому механические весы по сравнению с электронными характеризуются неточностью взвешивания. Единственное их преимущество - низкая цена. В связи с этим их перестали выпускать. В настоящее время на рынке представлены различные модели электронных весов. Они удобны в использовании, обладают высокой точностью и скоростью взвешивания. В отличие от механических весов техническое исполнение электронных приборов имеет ряд преимуществ: автоматическое уравновешивание, автоматическое управление и дополнительные функции.
По точности взвешивания или дискретности электронные весы можно разделить на три группы группы:
- Прецизионные весы с точностью взвешивания от 1 мг до 1г. Они предназначены в основном для взвешивания средней точности. Их диапазон взвешивания находится в интервале от 0,2 до 64 кг.
- Аналитические весы относят к высокоточным устройствам. Их точность взвешивания выше 0,1 мг.
- Микровесы имеют дискретность 1 мкг. Это означает, что с помощью такого типа весов можно взвесить образец с точностью до седьмого знака после запятой. Предел взвешивания микровесов лежит в диапазоне от 2 г до 30 г в зависимости от модели.
Устройство аналитических весов
Главной составляющей аналитических весов является корпус. Его изготавливают из прочного пластика. На фронтальной части корпуса располагается панель управления, представленная сенсорными кнопками, и жидкокристаллический дисплей. На корпусе также находится измерительная платформа из нержавеющей стали (круглой или прямоугольной формы), на которую непосредственно помещаются образец для взвешивания. Корпус имеет различные типы разъемов или портов для подсоединения к компьютеру, принтеру или другому периферийному оборудованию.
Современные аналитические устройства могут иметь дополнительные аксессуары в виде специальной платформы для защиты от вибрационного воздействия, выдвижного ящичка для хранения инструментов, а также прозрачную витрину для устранения влияния воздушных потоков и накапливания пыли.
Принцип действия аналитических весов
Основным элементом аналитических весов, благодаря которому происходит процесс взвешивания, является весоизмерительное устройство. Действие этого устройства основано на работе специальных датчиков. Главным образом, используются либо тензодатчики, либо электромагнитные датчики.
Принцип измерения с тензодатчиками заключается в следующем: вес образца оказывает давление на датчик, образуя таким образом механическую деформацию, которая транформируется в электрический сигнал (электрическое сопротивление). Сигнал прямопропорционален массе взвешиваемого образца. Данные сигнала проходят через специальные преобразователи и транслируются в цифровом виде на дисплее.
Принцип действия аналитических весов с электромагнитными датчиками основан на электромагнитной компенсации. В этом случае в отличие от тензодатчиков вес взвешиваемого образца компенсируется электромагнитной силой, которая создается электрическим током в магнитной катушке. Электрический сигнал датчика преобразуется в цифровой вид и выдается на дисплее.
Точность весов с тензодатчиках уступает точности приборов, действие которых основано на с электромагнитной компенсации. В то же время они являются более доступными по цене.
Условия размещения аналитических весов
Аналитические весы является высокочувствительным оборудованием. Поэтому точность измерений зависит от многих факторов. В связи с этим перед тем как приступить к эксплуатации таких приборов следует учитывать следующие требования.
- Помещение, в котором находятся весы, не должно подвергаться вибрационному воздействию. Для его предотвращения следует использовать устойчивые лабораторные столы, специальные кронштейны или подставки из прочного толстого материала, обладающего антистатическими и антимагнитными свойствами.
- В помещении должны отсутствовать сквозняки и воздушные потоки. Поэтому весы следует располагать как можно дальше от кондиционеров и вентиляторов
- Оптимальная влажность воздуха должна находиться в пределах 30-80%.
- Температура в помещении не должна превышать 20±2°C. При этом ее колебания могут быть на уровне 0,5°C. Также желательно отсутствие в помещении отопительных и нагревательных приборов или они должны находится на значительном расстоянии от весов.
- Необходимо обеспечить отсутствие прямого солнечного света и располагать весы как можно дальше от электроосветительных приборов.
Правила работы с аналитическими весами
Оператор, работающий с весами, должен соблюдать следующие правила:
- Запрещается прикасаться к образцу и весам незащищенными руками. Обычно при работе с весами используют хлопчатобумажные перчатки.
- Перед взвешиванием прибор обнуляют.
- Образцы располагаются строго по центру платформы с помощью пинцета.
- Перед началом взвешивания нужно провести 2-3 попытки.
- Температура образца должна соответствовать температуре помещения, где весы находятся.
- Если весы долго не использовались, то перед началом взвешивания их подключают к электросети и выдерживают в течение 2-3 часов. При регулярном использовании весы от электросети не отключают.
- В случае изменения местоположения весов им дают время выстоятся не менее 12 ч.
Калибровка аналитических весов
Целью калибровки является поддержание точности взвешивания весоизмерительного оборудования. Частота калибровки зависит от рекомендации завода-изготовителя. Весы требуется калибровать при первом запуске, после длительного перерыва или при смене их местоположения.
Существует три вида калибровки:
- внешняя калибровка проводится оператором с помощью специальной эталонной гири.
- автоматическая калибровка осуществляется посредством встроенного эталонного груза при участии оператора нажатием на кнопку.
- Самокалибровка происходит без участия оператора.
Поверка аналитических весов
Как правило поверку весов проводят 1 раз в год специальные метрологические службы с выдачей сертификата.
Основные понятия
Наибольший предел взвешивания (НПВ) – наибольшая статическая нагрузка или максимальное значение массы, которое могут измерить весы определенной модели. Она указана в документации прибора.
Наименьший предел взвешивания – минимальное значение массы, которое могут измерить весы определенной модели.
Дискретность – цена деления прибора или минимальная величина, на которую изменяются показания весов.
Цена поверочного деления – условное значение, которое характеризует точность весов. Выражается в единицах массы.
Юстировка — процесс, выявляющий погрешности и неисправности прибора.
Мы предлагаем широкий модельный ряд лабораторных аналитических весов Ohaus, A&D, Госметр и Sartorius. Все приборы имеют высокую точность и автоматическое управление. В зависимости от модели имеется функция автоматической самокалибровки.